JP2006199018A - 成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窯業系無機質建材の廃材やプラスチック製品の廃材を大量に再利用することが可能になり、しかも曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】 無機粉粒体と、熱可塑性樹脂と、エラストマーとを配合して成形材料を調製する。そしてこの成形材料を加熱溶融して成形することによって、成形品を製造する。無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を、熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になる。またエラストマーの配合によって耐衝撃性を高めることができ、曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合して得られる成形品の製造方法に関するものである。

近年増え続ける建材やプラスチック製品の廃材の処理が社会問題化している。例えば、補強繊維セメント板など窯業系無機質建材の廃材の場合は、燃焼処理することができないので、そのまま埋立地に投棄することが行なわれていたが、新たな埋立地が少なくなった現状では、投棄し続けるには限界がある。また、プラスチック製品の廃材の場合は、燃焼処理をすることが可能であるが、燃焼により発生するガスを処理するための設備に膨大な設備を必要とすると共に、しかもその稼動が安全であるか否かは経年変化を観察しないと有効な判断ができないなどの問題がある。

従ってこれらの廃材を再資源化することが要請されている。そこで、窯業系無機質建材については、その廃材を細かく粉粒状に粉砕し、新たな原材料中に添加することによって、充填材として再利用することが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。またプラスチック製品については、その廃材を粉砕してセメント成形材料に骨材として添加することによって、再資源化することが提案されている（例えば、特許文献２等参照）。
特開２００１−１０８５６号公報 特許第２７５８１１４号公報

しかしながら、上記のように廃材を充填材や骨材として再利用する方法では、原材料の一部として使用しているだけであるので大量に使用することは困難であり、廃材の発生総量からすれば使用量は限られたものに過ぎない。

そこで、無機質材料を粉砕した無機粉粒体と、熱可塑性樹脂とを混合・混練し、この溶融した成形材料を型に充填してプレス成形することによって、成形品を製造することが検討されている（特開２００４−２２３９２６号公報参照）。この方法によれば、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させた成形品を製造することができ、無機粉粒体と熱可塑性樹脂が材料の大部分を占める成形品を得ることができるものであり、そして無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものを用い、また熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を粉砕したものを用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になるものである。

しかし、無機粉粒体と熱可塑性樹脂を原料としてこのように製造される成形品は、熱可塑性樹脂をバイダーとするために、曲げ強度は十分である一方、耐衝撃性については十分ではないという課題を有するものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、窯業系無機質建材の廃材やプラスチック製品の廃材を大量に再利用することが可能になり、高い曲げ強度を維持しつつ衝撃強度に優れた成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る成形品の製造方法は、無機粉粒体と、熱可塑性樹脂と、エラストマーとを配合した成形材料を加熱溶融して成形することを特徴とするものである。

この発明によれば、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させた成形品を製造することができ、無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を、熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になるものであり、しかもエラストマーの配合によって耐衝撃性を高めることができ、曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品を得ることができるものである。

上記熱可塑性樹脂及びエラストマーとしては、エラストマーが添加されている熱可塑性樹脂成形品を用いることができる。

この発明によれば、熱可塑性樹脂及びエラストマーの供給源としてエラストマーが添加されている熱可塑性樹脂成形品の廃材を用いることができ、この廃材を大量使用することが可能になるものである。

また、上記成形材料中の無機質材料の含有量は５０〜８５質量％の範囲であることが好ましい。

この発明によれば、成形材料の流動性が良好となり、成形時のショートの発生を抑制して不良発生率を低減することができるものであり、更に成形材料の粘着性を低減して成形時の作業性が良好なものとすることができる。

本発明によれば、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させた成形品を製造することができ、無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を用い、或いは更に熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いることによって、これらの廃材を大量使用することが可能になるものである。しかもエラストマーの配合によって耐衝撃性を高めることができるものであり、曲げ強度と併せて衝撃強度に優れた成形品を得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明において無機粉粒体としては、無機質材料を粉砕したものを用いることができるものであり、例えば繊維セメント板など、窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものを使用することができる。窯業系無機質建材の廃材は、製造段階から、建築物解体段階に至るまで発生し、累積発生量は大量となる。このような窯業系無機質建材の廃材を粉砕して原料として使用すれば、廃材の有効利用が可能になって、環境保護を有効に達成することができるものである。

無機粉粒体は上記のような窯業系無機質建材の廃材を粉砕したものの他に、フライアッシュ、ペーパースラッジ灰、焼却灰、その溶融スラグなどの焼却灰を用いることもできる。これらの産業廃棄物にあっても、大量の有効再利用が可能になるものである。またこれらはもともと粉粒状であるため、粉砕を行なうことが不要であり、製造コストを低く抑えることができるものである。

無機粉粒体の粒径は特に制限されるものではないが、平均粒径が０．０１〜７ｍｍの範囲のものを用いるのが好ましい。

また本発明において熱可塑性樹脂としては、熱可塑性樹脂の成形品からなるプラスチック製品の廃材を用いることができるものである。プラスチック製品の廃材も窯業系無機質建材と同様に発生量は大量であるので、プラスチック製品を原料として使用すれば、廃材の有効利用が可能になるものである。プラスチック製品を構成する熱可塑性樹脂としては特に制限されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレンなど任意のものを用いることができる。

そして上記の無機粉粒体と熱可塑性樹脂とを配合し、混合・混練することによって成形材料を得ることができるが、本発明では更にエラストマーを配合して、成形材料を調製するものである。エラストマーとしては特に限定されるものではなく、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー等の適宜のものを用いることができる。成形材料中の無機粉粒体と熱可塑性樹脂とエラストマーの配合量は特に限定されるものではなく、各材料の特性をバランス良く発揮させるために適宜の割合で配合する。また、成形材料にはこれらの三成分の他に、必要に応じて着色剤等の微量成分を配合しても良いのはいうまでもない。

また、成形材料中に配合される熱可塑性樹脂及びエラストマーとしては、その一部又は全部として、エラストマーが添加された熱可塑性樹脂の成形品を用いることもでき、このときこのような成形品からなるプラスチック製品の廃材を用いることができる。このようなプラスチック製品も例えば自動車のバンパー等として広く用いられているため、その廃材も窯業系無機質建材と同様に発生量は大量であるので、プラスチック製品を原料として使用すれば、エラストマーの供給源としても廃材の有効利用が可能になるものである。

しかして、無機粉粒体と熱可塑性樹脂とエラストマーを配合し、これを熱可塑性樹脂の溶融温度付近に加熱しながら強制的に混合・混練することによって、成形材料を得ることができるものであり、そしてこの溶融状態にある成形材料を型に充填してプレス成形し、冷却固化させた後に脱型することによって、成形品を製造することができるものである。

このようにして製造される成形品は、熱可塑性樹脂をバインダーとして無機粉粒体を結合させたものであり、無機質粉粒体と熱可塑性樹脂が成形品中の大部分を占めるので、無機粉粒体として窯業系無機質建材の廃材を用いる場合、また熱可塑性樹脂としてプラスチック製品の廃材を用いる場合、これらの廃材を大量に有効再利用することが可能になるものである。

また成形品は熱可塑性樹脂をバインダーとしているために、高い曲げ強度を得ることができるものである。しかもエラストマーを配合しているために耐衝撃性を向上することができ、曲げ強度に加えて衝撃強度が高い成形品を得ることができるものである。

ここで、上記成形材料中の各成分の配合量は適宜調整されるものであるが、特に無機紛粒体の含有量が５０〜８５質量％の範囲となるようにすることが好ましい。このとき成形材料を無機紛粒体と、エラストマーが添加された熱可塑性樹脂の成形品とで調製する場合には、成形材料中の成形品の配合量が５０〜１５質量％の範囲となる。

このように無機紛粒体の含有量を８５質量％以下とすると成形材料を溶融した場合の流動性が良好なものとなり、この成形材料を上記のように成形する際にショートの発生を抑制することができ、また、成形品の曲げ強度や衝撃強度を更に向上することができると共に、比重を低減することもできるものである。また、特に前記含有量が６５質量％未満であれば、成形材料の流動性を更に良好なものとすることができ、複雑な形状を有する成形品を製造する場合であってもショート等の不良発生率を低減することができる。

また、無機紛粒体の含有量を５０質量％以上とすることで、成形材料の粘着性を低減することができて成形材料を混練機等から型へ移す際の混練機等への付着が生じにくくなり作業性が向上するものであり、また、成形品の線膨張率を低減することができて熱寸法安定性が向上するものである。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１〜５）
無機質粉粒体として繊維補強セメント板（クボタ松下電工外装株式会社製、商品名「エクセレージ」）の粉砕物を、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックＰＰ」)を、エラストマーとしてオレフィン系エラストマー（三井化学株式会社製、商品名「タフマー」）を、それぞれ表１に示す配合割合で配合し、これをニーダーに投入して加熱しつつ混練した。さらに、ニーダー内でポリプロピレンが完全に溶融するまで温度を上昇しつつ混練を続け、熱可塑性樹脂が完全に溶融すると共に無機質粉粒体が均一に混合するのを確認し、成形材料を調製した。

（実施例６〜１０）
無機質粉粒体として繊維補強セメント板（クボタ松下電工外装株式会社製、商品名「エクセレージ」）の粉砕物を、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックＰＰ」)を、エラストマーとしてスチレン系エラストマー（ＪＳＲ株式会社製、グレードＮｏ．ＴＲ２７８７）を用い、これらをそれぞれ表１に示す配合割合で配合し、実施例１〜５と同様にして成形材料を調製した。

（実施例１１）
無機質粉粒体として繊維補強セメント板（クボタ松下電工外装株式会社製、商品名「エクセレージ」）の粉砕物を、熱可塑性樹脂及びエラストマーとして自動車のバンパーの粉砕物（本田技研工業株式会社製；オレフィン系エラストマーを２０〜３０質量％含有するポリプロピレン。添加剤としてタルク等含有）を用い、これらをそれぞれ表１に示す配合割合で配合し、実施例１〜５と同様にして成形材料を調製した。

（実施例１２〜１４）
繊維補強セメント板の粉砕物の粉砕物と自動車のバンパーの粉砕物との配合比を変更した以外は実施例１１と同様にして成形材料を調製した。

（比較例１）
無機質粉粒体として繊維補強セメント板（クボタ松下電工外装株式会社製、商品名「エクセレージ」）の粉砕物を、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックＰＰ」)を用い、これらをそれぞれ表１に示す配合割合で配合し、実施例１〜５と同様にして成形材料を調製し、更にこの成形材料を用いて実施例１〜５と同様にして成形品を得た。

（評価試験）
上記の実施例１〜１４及び比較例１で得られた溶融状態の成形材料をキャビティ内寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍ×５０ｍｍの方形の型内に注入し、６ＭＰａで加圧して成形を行なった。そして室温付近にまで冷却して固化した後、脱型することによって、２００ｍｍ×２００ｍｍ×５ｍｍの成形品を得た。

これらの成形品の曲げ強度をＪＩＳ Ａ１４０８に準拠して、シャルピー衝撃強度をＪＩＳ Ｋ７１１１に準拠して、それぞれ測定した。結果を表１に示す。また、図１には実施例１〜１１及び比較例１について、エラストマーの含有量に対するシャルピー衝撃強度の値の変化を示し、図２には実施例１〜１１及び比較例１について、エラストマーの含有量に対する曲げ強度の値の変化を示す。図１，２において、「◆」はオレフィン系エラストマーを用いた実施例１〜５についての結果を、「■」はスチレン系エラストマーを用いた実施例６〜１０についての結果を、「○」はバンパーの粉砕物を用いた実施例１１についての結果をそれぞれ示す。

表１にみられるように、エラストマーを配合しない比較例１と比較して、エラストマーを配合した各実施例のものは、高い曲げ強度を維持しつつ、シャルピー衝撃強度が向上していることが確認される。

また、実施例１１乃至１４については、更に成形性、比重及び線膨張率の評価を行った。

線膨張率は、上記と同様にキャビティ内寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍ×５０ｍｍの型を用いて、上記と同様に成形品を形成して評価用サンプルとし、この評価用サンプルを室温から１０５℃まで加熱すると共に加熱前後の長さ寸法変化を測定し、得られた結果に基づいて導出した。

また、成形性は、上記と同様にキャビティ内寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍ×５０ｍｍの型を用いて、上記と同様に成形品を形成した際の、成形品のショートの発生の有無や、成形時の作業性に基づいて評価を行った。このとき前記型としては、キャビティ内面が平滑なものと、キャビティ内面に目地深さ２５ｍｍ、目地角度８７°の天然石調テクスチャーを形成したものとを用い、それぞれの場合について成形性の評価を行った。このときショート等の発生はなく成形性であり且つ成形材料を混練機から型に移す際の作業性も良好なものを「◎」、成形性は良好であり、成形材料を混練機から型に移す際には混練機に成形材料が若干付着し、作業に多少の時間を要したものを「○」、作業性は良好だか成形品の柄端部に一部ショートが発生したものを△、成形性は良好だか成形材料を混練機から型に移す際に混練機に付着して作業性に難があったものを「▲」として評価した。

この結果を、曲げ強度及びシャルピー衝撃強度の測定結果と併せて下記表２に示す。

表２にみられるように、無機紛粒体（バンパー粉砕品）の含有量を増大させることで曲げ強度の向上、シャルピー衝撃強度の向上並びに比重の低減を為すことができた。また更に実施例１１〜１３では線膨張率が低減されて優れた寸法安定性を有するものとなった。

また、実施例１１〜１４では成形性が良好であって、特に実施例１２〜１４では複雑な形状を有する成形品を形成する場合にもショートが発生せず、更に実施例１２，１３では成形時の作業性も良好なものであった。

本発明で製造される樹脂成形品は、外壁材、外壁用コーナー材、破風板、鼻隠し、胴差、屋根板、屋根用役物及び付属品、野地板、合板代替えとしての型枠、内装壁材、天井材、床材、軒天井、間仕切り材、フロア材、窓周囲の装飾枠部材、手摺の装飾材などの建材、ケーブルトラフ、排水溝、雨水枡などの土工材、その他、車止め、標識、インターロッキングなどに用いることができるものである。

実施例１〜１１及び比較例１について、エラストマーの含有量に対するシャルピー衝撃強度の値の変化を示すグラフである。 実施例１〜１１及び比較例１について、エラストマーの含有量に対する曲げ強度の値の変化を示すグラフである。

Claims (3)

1. 無機粉粒体と、熱可塑性樹脂と、エラストマーとを配合した成形材料を加熱溶融して成形することを特徴とする成形品の製造方法。
2. 上記熱可塑性樹脂及びエラストマーとして、エラストマーが添加されている熱可塑性樹脂成形品を用いることを特徴とする成形品の製造方法。
3. 上記成形材料中の無機粉粒体の含有量が５０〜８５質量％の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形品の製造方法。

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